JP6672317B2

JP6672317B2 - エッセンシャルオイル分画方法

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Publication number: JP6672317B2
Application number: JP2017537014A
Authority: JP
Inventors: レイモンドマリオット
Original assignee: センシエントフレーバーズリミテッド
Priority date: 2014-10-02
Filing date: 2015-09-29
Publication date: 2020-03-25
Anticipated expiration: 2035-09-29
Also published as: EP3201300A1; EP3002327A1; CN107106927B; CA2962322A1; WO2016050783A1; AU2015326966B2; AU2015326966A1; CN107106927A; US20170306262A1; US10370617B2; JP2017531087A; CA2962322C; EP3201300B1

Description

本発明は、フレーバーおよびフレグランスの調製成分として、またはそのまま用いるエッセンシャルオイルの組成を、特定の担体と組み合わせた二酸化炭素および好適な溶媒を用いて変更する方法を開示する。本発明はまた、当該方法により生成される成分を含有するフレーバーおよびフレグランスならびに当該フレーバーおよびフレグランスを用いた用途も包含する。

本発明の目的は、エッセンシャルオイルの変更に、液体および／または超臨界二酸化炭素を溶媒として用いることである。
また、本発明の目的は、溶解性の高いエッセンシャルオイル画分を調製することである。
本発明の別の目的は、従来技術と比較して純度が改善されたエッセンシャルオイル画分を調製することである。

本発明のさらに別の目的は、安定性に優れたエッセンシャルオイル画分を生成することである。
また、本発明の目的は、官能特性が改善されたエッセンシャルオイル画分を調製することである。
本発明の別の目的は、持続性が良好な方法を提供することである。

本発明のさらなる目的は、エッセンシャルオイルから農薬および／またはアレルゲンを除去することである。
上記目的は、独立請求項の記載通り理解される。好ましい実施形態は従属請求項に記載されている。

本願の第１の態様において、持続可能なエッセンシャルオイル逐次分画方法は、選択した担体との組み合わせで極性が増加する二酸化炭素溶媒に基づき行われ、不活性かつ吸着性を有する担体を用意する第１ステップと、前記担体に、エッセンシャルオイルを１〜７０質量％のロード率でロードする第２ステップと、前記エッセンシャルオイルの第１画分の分離を、完全な分離が達成されるまで、または、１時間あたりの収量が出発物質の初期質量の０．１％を下回り、当該画分が回収されるまで、液体または弱超臨界二酸化炭素を用いて、−１０〜５０°Ｃの第１温度、２０〜８５バールの第１圧力および毎分１〜２５％をロードする第１流量で行う第３ステップと、前記エッセンシャルオイルの第２画分の分離を、完全な分離が達成されるまで、または、１時間あたりの収量が出発物質の初期質量の０．１％を下回り当該画分が回収されるまで、超臨界二酸化炭素を用いて、少なくとも３１℃の第２温度、少なくとも７２．８バールの第２圧力および毎分１〜２５％をロードする第２流量で行う第４ステップと、前記超臨界二酸化炭素を用いた分離処理を、全ての所望の画分が分離されるまで、前記第２温度および／または前記第２圧力とは異なる、上昇する温度および／または圧力で継続する第５ステップと、前記エッセンシャルオイルの新たな画分の分離を、完全な分離が達成されるまで、または、１時間あたりの収量が出発物質の初期質量の０．１％を下回り当該画分が回収されるまで、超臨界二酸化炭素を用いて、少なくとも３１℃の温度、少なくとも７２．８バールの圧力および毎分１〜２５％をロードする流量で、かつ二酸化炭素の流量に対して０．０５〜９９．９５体積％の流量で一定のまたは漸増する共溶媒を用いて行う第６ステップと、前記超臨界二酸化炭素を用いた分離処理を、全ての所望の画分が分離されるまで、先行する分離処理における温度および／または圧力および／または割合の共溶媒とは異なる、上昇する温度および／または圧力および／または割合の共溶媒を用いて継続する第７ステップと、前記第６ステップまたは第７ステップを経た前記担体を、環境配慮型の溶媒に浸漬する第８ステップと、前記担体の浸漬に供した環境配慮型の溶媒を、デカントまたはろ過し、続いて揮発または蒸留する第９ステップと、分離されずに残った残留物を回収する第１０ステップとのうち、少なくとも前記第１、２、８および９ステップを順次実行するとともに、前記第３ステップ、第４ステップおよび第６ステップのうち少なくとも２つを併せて順次実行し、前記担体は、前記変更するエッセンシャルオイルの特性により、容積、界面化学および粒径の観点から選択される。

前記方法において、前記第３ステップ、第４ステップおよび第６ステップの全てが実行される。あるいは、必要に応じて追加的ステップを間に実行することにより、前記第３ステップ、第４ステップおよび第６ステップのいずれかを省略できる。
本発明の好適な態様において、前記第３ステップ、第４ステップおよび第６ステップの全てを実行する。

好適には、前記第３ステップは、液体二酸化炭素を用いて実行される。前記第３ステップが弱超臨界二酸化炭素を用いて実行される場合、前記第４ステップよりも低い温度および／または圧力で実行される。
前記第６ステップでは、共溶媒の量を定数として追加できる。または、共溶媒の量を、傾斜的にまたは段階的に徐々に増加させて追加できる。

中間生成物は、減圧により回収される。
本発明の別の態様において、前記持続可能なエッセンシャルオイル逐次分画方法は、不活性かつ吸着性を有する担体を用意する第１１ステップと、前記担体に、エッセンシャルオイルを１〜７０質量％のロード率でロードする第１２ステップと、前記エッセンシャルオイルの第３画分の分離を、完全な分離が達成されるまで、または、１時間あたりの収量が出発物質の初期質量の０．１％を下回り当該画分が回収されるまで、液体二酸化炭素を用いて、−１０〜５０°Ｃの第３温度、２０〜８５バールの第３圧力および毎分１〜２５％をロードする第３流量で行う第１３ステップと、前記液体二酸化炭素を用いた分離処理を、全ての所望の画分が分離されるまで、前記第３温度および／または第３圧力とは異なる、上昇する温度および／または圧力で継続する第１４ステップと、前記エッセンシャルオイルの新たな画分の分離を、完全な分離が達成されるまで、または、１時間あたりの収量が出発物質の初期質量の０．１％を下回り当該画分が回収されるまで、液体二酸化炭素を用いて、−１０〜５０°Ｃの第３温度、２０〜８５バールの第３圧力および毎分１〜２５％をロードする流量で、かつ二酸化炭素の流量に対して０．０５〜９９．９５体積％の流量で一定のまたは漸増する共溶媒を用いて行う第１５ステップと、前記液体二酸化炭素を用いた分離処理を、全ての所望の画分が分離されるまで、先行する分離処理における温度および／または圧力および／または割合の共溶媒とは異なる、上昇する温度および／または圧力および／または割合の共溶媒を用いて継続する第１６ステップと、前記第１５または第１６ステップを経た前記担体を、環境配慮型の溶媒に浸漬する第１７ステップと、前記担体の浸漬に供した環境配慮型の溶媒を、デカントまたはろ過し、続いて揮発または蒸留する第１８ステップと、分離されずに残った残留物を回収する第１９ステップとのうち、少なくとも前記第１１、１２、１３、１５、１７、１８および１９ステップを順次実行し、前記担体は、前記変更するエッセンシャルオイルの特性により、容積、界面化学および粒径の観点から選択される。

本発明で使用可能なエッセンシャルオイルは、特に限定されず、国際標準化機構ＩＳＯ４７２９：２００９に列挙されているものを用いることができる。好ましくは以下に属する植物から得られたエッセンシャルオイルから選択されるが、これらに限定されない：モミ科（Ａｂｉｅｔａｃｅａｅ）、ショウブ科（Ａｃｏｒａｃｅａｅ）、バンレイシ科（Ａｎｎｏｎａｃｅａｅ）、セリ科（Ａｐｉａｃｅａｅ、保留名：Ｕｍｂｅｌｌｉｆｅｒａｅ）、サトイモ科（Ａｒａｃｅａｅ）、キク科（Ａｓｔｅｒａｃｅａｅ、保留名：Ｃｏｍｐｏｓｉｔａｅ）、カバノキ科（Ｂｅｔｕｌａｃｅａｅ）、カンラン科（Ｂｕｒｓｅｒａｃｅａｅ）、ハンニチバナ科（Ｃｉｓｔａｃｅａｅ）、ヒノキ科（Ｃｕｐｒｅｓｓａｃｅａｅ）、ツツジ科（Ｅｒｉｃａｃｅａｅ）、マメ科（Ｆａｂａｃｅａｅ）、フウロソウ科（Ｇｅｒａｎｉａｃｅａｅ）、シソ科（Ｌａｍｉａｃｅａｅ、保留名：Ｌａｂｉａｔａｅ）、クスノキ科（Ｌａｕｒａｃｅａｅ）、ユリ科（Ｌｉｌｉａｃｅａｅ）、アオイ科（Ｍａｌｖａｃｅａｅ）、フトモモ科（Ｍｙｒｔａｃｅａｅ）、ニクズク科（Ｍｙｒｉｓｔｉｃａｃｅａｅ）、モクセイ科（Ｏｌｅａｃｅａｅ）、ラン科（Ｏｒｃｈｉｄａｃｅａｅ）、マツ科（Ｐｉｎａｃｅａｅ）、コショウ科（Ｐｉｐｅｒａｃｅａｅ）、イネ科（Ｐｏａｃｅａｅ、保留名：Ｇｒａｍｉｎｅａｅ）、バラ科（Ｒｏｓａｃｅａｅ）、アカネ科（Ｒｕｂｉａｃｅａｅ）、ミカン科（Ｒｕｔａｃｅａｅ）、ビャクダン科（Ｓａｎｔａｌａｃｅａｅ）、エゴノキ科（Ｓｔｙｒａｃａｃｅａｅ）、オミナエシ科（Ｖａｌｅｒｉａｎａｃｅａｅ）、クマツヅラ科（Ｖｅｒｂｅｎａｃｅａｅ）およびショウガ科（Ｚｉｎｇｉｂｅｒａｃｅａｅ）。

より好ましくは、セリ科（Ａｐｉａｃｅａｅ）、キク科（Ａｓｔｅｒａｃｅａｅ）、シソ科（Ｌａｍｉａｃｅａｅ）、ニクズク科（Ｍｙｒｉｓｔｉｃａｃｅａｅ）およびミカン科（Ｒｕｔａｃｅａｅ）から選択される。
出発物質に用いるエッセンシャルオイルは、供給業者から入手または好適な原材料から抽出される。当該出発物質はフレーバー含有量が変化するため、プロファイルを分析する必要がある。選択するフレーバー含有量の変化によって、エッセンシャルオイルごとに化学組成物が相違することは公知である。

本発明に用いることのできる不活性かつ吸着性を有する担体は、中性、塩基性および酸性のいずれでもよく、当技術分野において公知のあらゆる担体材料から選択できるが、エッセンシャルオイルの成分に対して不活性でなければならない。また、当該担体は、エッセンシャルオイルの性質上求められる特定の容積、界面化学および粒径を有する、互いに分離した材料または材料群のうちの少なくとも一つに対して、親和性がなければならない。当該担体は、例えばガラスビーズでもよいが、表面積が大きいほうが好ましいため、細かく粉砕した状態もしくは多孔質の状態で提供される。

当該担体はあらゆる多孔質材料から選択できる。一般的には以下から選択される：シリカ、アルミナ、モンモリロン石、珪酸マグネシウム、珪酸アルミニウム、ゼオライト、ポリスチレンビーズ、キトサン、多糖類、およびこれらの誘導体および／または組み合わせ。好適な担体材料は、例えば以下から選択できる：ＣｅｌｉｔｅＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎが製造するＣｅｌｉｔｅＳ（登録商標）、Ｃｅｌｉｔｅ１１０（登録商標）、Ｃｅｌｉｔｅ２０９（登録商標）、Ｃｅｌｉｔｅ２８１（登録商標）、Ｃｅｌｉｔｅ５０３（登録商標）、Ｃｅｌｉｔｅ５１２Ｍ（登録商標）、Ｃｅｌｉｔｅ５４５（登録商標）、Ｃｅｌｉｔｅ５４５ＡＷ（登録商標）、Ｃｅｌｉｔｅ５６０（登録商標）、Ｃｅｌｉｔｅ５７７Ｆ（登録商標）およびＣｅｌｉｔｅ５３５（登録商標）、酸性アルミナ（アルミナＡ）、塩基性アルミナ（アルミナＢ）、中性アルミナ（アルミナＮ）、Ｓｉｇｍａ−ＡｌｄｒｉｃｈＣｏ．ＬＬＣが製造するＡｓｃａｒｉｔｅ（登録商標）およびＦｌｏｒｉｓｉｌ（登録商標）、ならびＳｉｇｍａ−ＡｌｄｒｉｃｈＣｏ．ＬＬＣが製造するベントナイト、カオリナイトおよび酸性白土。

好ましくは、多孔質の担体材料は以下のような一般的な特性を有する：０．２〜１ｃｍ³／ｇの細孔容積；比表面積は特に限定されないが、一般的には５０〜１０００ｍ²／ｇ；５〜１０ｍｍの平均粒径；３〜１１のｐＨ；および１００〜１５００ｇ／ｌの密度。
好ましくは、前記担体材料は、無水から最大４体積％までの範囲で含水率が低く、必要に応じて焼成できる。

担体の性質は、エッセンシャルオイルから農薬を抽出する能力に影響を及ぼす。農薬が、窒素基、リン基およびヘテロ原子基などを含む広範囲の極性基を有することは公知である。これらの基を結合してエッセンシャルオイルから除去できるように、担体を選択しなければならない。
最大効率が発揮されるように、変更するエッセンシャルオイルの性質によって、表面化学、多孔性および粒径を選択する。担体の性質は、担体と吸着される材料との結合強度に影響を及ぼす。担体は、結合強度のほとんどない、セライトやベントナイトなどの錯体であってもよい。あるいは、結合力の強い、酸性、中性、または塩基性のアルミナであってもよい。したがって、担体は、所望の分離レベルや分離する材料の性質に応じて、選択または調整する。例えば、中性アルミナ担体から酸性アルミナ担体に移動すると、画分分布もより極性の画分の方にずれ、担体との相互作用が大きくなることが観察されている。

エッセンシャルオイルの前記担体へのロード率は、１〜７０質量％、好ましくは１〜３０質量％、より好ましくは５〜２０質量％である。
第１の分離では、液体二酸化炭素または弱超臨界二酸化炭素を、−１０〜５０℃の温度、２０〜８５バールの圧力および好適には毎分５〜１５％ロードする流量で、４５分〜１時間の間用いるのが好ましい。

後続の分離では、液体二酸化炭素または弱超臨界二酸化炭素を用いる。次第により極性の高い条件を用いたり、温度および／または圧力を上昇させたりしながら、温度および圧力を選択して所望のアロマを分離する。
超臨界点を超えると、温度および／または圧力を選択および調整して、広範囲の分子を分画する。

超臨界二酸化炭素はさらに、共溶媒を一定の割合で含むことができる。これにより、溶媒の極性が増加し、異なる分離生成物を得ることができる。追加する共溶媒の割合は、０．０５〜９９．９５体積％、好ましくは１〜２５体積％、より好ましくは５〜１５体積％である。
本発明において用いることのできる環境配慮型の溶媒は、水または生物学的かつ持続可能な原料から得られる有機食用天然溶媒であり、例えばエタノール、乳酸エチル、アセトンおよびこれらの任意の組み合わせから選択される。本発明で用いる溶媒および二酸化炭素は、純度が９９．９％であり、食用である。

分画溶媒および抽出溶媒として超臨界二酸化炭素を用いることの重要な利点は、超臨界二酸化炭素を、その表面張力が「ゼロ」であるために容易に除去できること、そのため溶媒を含有しない製品を製造できることである。
本発明の別の利点は、農薬およびアレルゲンを選択的に除去できることである。
本発明はまた、前記本発明の方法により得られるフレーバーおよびフレグランス製品を開示する。当該製品は従来技術の製品と比較して、溶解性、安定性、純度および官能特性のうちの１以上が油でも水でも改善されている。

本発明に係るフレーバーおよびフレグランス製品は、食用溶媒を用いて得られるため、不所望の汚染物質が残留してしまうという不利益を被ることがない。さらに、農薬は担体材料に結合されるため、実質的にはエッセンシャルオイルから除去されている。従来技術のフレーバーおよびフレグランス製品に典型的に見られる、パラシメンやシトラールジエチルアセタールのような不所望な化合物は、高温および／または酸性物質の存在により引き起こされる二次化学反応によって生じる。あるいは、以前行われた分離工程において必要とされていた、または存在していたものである。本発明の方法における温度範囲は、従来技術の温度範囲よりもはるかに低いため、転位反応は好ましくない。これにより、これらの不所望の化合物を実質的に含有しないフレーバーおよびフレグランスが生成されることとなる。

本発明により調製される液体画分は、飲食品に使用したり、フレーバーおよびフレグランス製品に変換したりできる。あるいは、粉末形態に変換してカプセル化することもできる。そのような粉末カプセルは、直接的な使用や、食品産業および香料産業のフレーバーおよびフレグランス製品における使用ができる。
本発明は、さらに、前記本発明のフレーバーおよびフレグランス製品を用いて調製される製品を包含する。

したがって、本発明は、エッセンシャルオイルを変更するために連続溶媒流を用いる逐次バッチ方法を開示する。当該方法は、特定の担体との組み合わせで極性が増加する二酸化炭素溶媒に基づき行われる。当該方法は、持続性が高く、組成物を変更した環境配慮型のアロマ製品を調製するために、従来技術の製品と比較して以下に示す１以上の項目において改善が見られる：水溶性または油溶性、安定性、農薬などの不所望な汚染物質のレベル、純度および官能品質。

温度および／または圧力および／または共溶媒の添加量の増加とともに、二酸化炭素溶媒の極性は増加する。

液体二酸化炭素、超臨界二酸化炭素およびエタノールと混合した超臨界二酸化炭素をそれぞれ用いて得られたレモンオイルの収率を示す。テルペンレスレモンオイルについて、二酸化炭素を用いた分画工程と溶媒向流工程との比較を示す。レモンオイルの画分１、２および３のクロマトグラムであり、画分１は、圧力８０バールおよび温度３５℃で二酸化炭素を用いて得られ、画分２は、圧力３００バールおよび温度４５℃で二酸化炭素を用いて得られ、画分３は、圧力３００バールおよび温度４５℃で１０体積％のエタノールと混合した超臨界二酸化炭素を用いて得られたものである。エタノールに６時間暴露した後にテルペンレスオイル画分を採取した、本発明の逐次方法を示すものであり、シトラールジエチルアセタールが存在しなかったことを表す。図４と同一の逐次方法を示すものであるが、エタノールに２４時間暴露した後にテルペンレスオイル画分を採取した点で相違し、シトラールジエチルアセタールが存在したことを表す。エタノールとシトラールとの間で生じる反応により、シトラールジエチルアセタールが形成されたことを表す。クローブオイルＧＳＬ２０６６のスペクトルを表す。クローブオイル画分のクロマトグラムであり、画分１〜５は、圧力７０バールおよび温度５℃で液体二酸化炭素を用いて得られ、画分６〜１５は、圧力７０バールおよび温度５℃で液体二酸化炭素を用いて得られ、最後の画分は、圧力３００バールおよび温度４５℃で超臨界二酸化炭素を用いて得られたものである。液体二酸化炭素、超臨界二酸化炭素およびエタノールと混合した超臨界二酸化炭素をそれぞれ用いて得られたクローブオイルの収率を示す。ペパーミントオイルＲＭ３０３９のスペクトルを表す。ペパーミントオイル画分のクロマトグラムであり、画分１〜３は、圧力７０バールおよび温度５℃で液体二酸化炭素を用いて得られ、画分４〜１５は、圧力７０バールおよび温度５℃で液体二酸化炭素を用いて得られ、画分１６は、圧力３００バールおよび温度４５℃で超臨界二酸化炭素を用いて得られ、最後の画分は、圧力３００バールおよび温度４５℃で１０体積％のエタノールと混合した超臨界二酸化炭素を用いて得られたものである。液体二酸化炭素、超臨界二酸化炭素およびエタノールと混合した超臨界二酸化炭素をそれぞれ用いて得られたペパーミントオイルの収率を示す。ゼラニウム（ｇｅｒａｎｉｕｍ）オイル（ブルボン）のスペクトルを表す。ゼラニウムオイル画分のクロマトグラムであり、圧力７０バールおよび温度５℃で液体二酸化炭素を用いて得られた画分、圧力３００バールおよび温度４５℃で超臨界二酸化炭素を用いて得られた画分、ならびに圧力３００バールおよび温度４５℃で１０体積％のエタノールと混合した超臨界二酸化炭素を用いて得られたものである。液体二酸化炭素、超臨界二酸化炭素およびエタノールと混合した超臨界二酸化炭素をそれぞれ用いて得られたゼラニウムオイルの収率を示す。アルミナを担体として、液体二酸化炭素、超臨界二酸化炭素およびエタノールと混合した超臨界二酸化炭素をそれぞれ用いて得られたレモンオイルの収率を示す。アルミナを担体として得られたレモンオイルのクロマトグラムであり、圧力７０バールおよび温度５℃で液体二酸化炭素を用いて得られた画分、圧力３５０バールおよび温度４５℃で超臨界二酸化炭素を用いて得られた画分、ならびに圧力３５０バールおよび温度４５℃で１０体積％のエタノールと混合した超臨界二酸化炭素を用いて得られた画分である。

レモンオイル、クローブオイル、ペパーミントオイルおよびゲラニウムオイルは、ＳｅｎｓｉｅｎｔＦｌａｖｏｒｓＬｔｄから入手した。
シリカ担体としてのＤａｖｉｓｉｌ（登録商標）６０は、Ｗ．ＧｒａｃｅａｎｄＣｏｍｐａｎｙから入手した。比表面積（ＢＥＴ）は５５０ｍ²／ｇ、平均粒径は６０μｍ、細孔容積は０．９ｃｍ³／ｇ、ｐＨは５．７、密度は７２０ｇ／ｌである。

アルミナ担体としてのＡＣＴＡＬ−ＵＧ１は、ＡＬＴＡＮＡＡＧから入手した。比表面積（ＢＥＴ）は２００ｍｍ²／ｇ、平均粒径は６０〜８０μｍ、細孔容積は０．２５ｃｍ³／ｇ、ｐｈは９．５〜１０．５、密度は１０００ｇ／ｌである。液体二酸化炭素は、ＢＯＣ（現Ｌｉｎｄｅ）から入手した。
エタノールは、発酵度が９６％のものをＨａｙｍａｎＬｔｄ．から入手した。

１０００ｍｌ抽出器を用いてＴｈａｒＰｒｏｃｅｓｓＩｎｃ．の抽出装置で抽出試験を実施した。
担体を以下の通り調製した：ゲラニウムオイル、ペパーミントオイルおよびクローブオイルなどの非柑橘系オイルをロードする１０重量％の無機担体；およびレモンオイルなどの柑橘系オイルをロードする５０重量％の無機担体。無機担体をリボンミキサーに収容して、飽和に達するまで徐々にオイルを追加した。

次に、以下の通り抽出を行った。冷却機の温度を、ＣＯ₂ポンプが０°Ｃ、冷却トラップが０℃となるように設定した。充填密度は、非柑橘系オイルについては４６０ｇ／Ｌであり、柑橘系オイルについては６００ｇ／Ｌであった。ロングスパチュラを用いて粉末を流動化して抽出器の内容物を密集させ、内部リムおよびねじ山に付着した全ての粉末を除去して、抽出器を閉じた。ＣＯ₂入口ライン上にある手動背圧レギュレータ（ＢＰＲ）を用いて、シリンダ入口の圧力を５０バールに設定した。インラインヒータおよび抽出器を停止し、液体二酸化炭素を抽出するために分離器を４５℃まで加熱した。

第１の抽出では、液体二酸化炭素を、温度５℃および圧力７０バールで、非柑橘系オイルについては毎分１０ｇの流量で、柑橘系オイルについては毎分１５ｇの流量で導入した。当該圧力に到達すると、分離器の背圧を７０バールに調整した。最後のサンプルを採取すると、冷却トラップの内容物を排水した。完了後はＣＯ₂ポンプを停止し、分離器の背圧を解除した。分離器および冷却トラップをエタノールで洗浄し、洗浄液を廃棄した。完全に乾燥させると、蓋を再装着して締めた。

第２の抽出では、超臨界二酸化炭素を用いた。自動背圧レギュレータ（ＡＢＰＲ）を３００バールに設定し、抽出器の温度を４５℃まで上昇させた。当該温度に到達すると、二酸化炭素の導入を、非柑橘系オイルについては毎分１０ｇの流量で、柑橘系オイルについては毎分１５ｇの流量で行った。当該圧力に到達すると、分離された画分を採取した。完了後はＣＯ₂ポンプを停止し、背圧を解除し、分離器を排水した。洗浄液を廃棄し、トラップ内の揮発性物質を別の容器に回収した。トラップを開いてエタノールで洗浄し、洗浄液を廃棄した。そしてトラップおよび分離器を再度組み立てた。

第３の抽出では、超臨界二酸化炭素を用い、共溶媒としてエタノールを用いた。共溶媒ポンプにエタノールを差し、バルブを徐々に開放して圧力を超臨界二酸化炭素流と平衡させた。ＡＢＰＲの設定を徐々に３００バールまで減圧し、抽出器の温度を４５℃まで下降させた。当該温度に到達すると、二酸化炭素の導入を、非柑橘系オイルについては毎分１０ｇの流量で、柑橘系オイルについては毎分１５ｇの流量で行った。１０体積％相当のエタノールが、非柑橘系オイルについては毎分１ｇの流量、柑橘系オイルについては毎分１．５ｇの流量になるように、共溶媒ポンプを開放した。サンプルを採取し、分離器およびトラップの内容物を同一のフラスコに排出した。共溶媒ポンプを停止した後もＣＯ₂ポンプはしばらく稼働させて、これを最終画分に追加した。

操作が終了すると、プラントを以下の通り十分に清掃した：プラントを減圧し、全ての加熱器を停止した。抽出器の内容物をプラスチックビーカーに投入し、抽出器を電気掃除機で清掃した。トラップおよび分離器をエタノールで洗浄し、乾燥させた。そしてプラントを再度組み立てた。
化合物の同定は、算出したコバッツ保持指数、マススペクトルライブラリ（ＮＩＳＴおよびＡｄａｍｓ）との比較、および標準成分との比較とに基づき行った。

シリカ担体としてのＤａｖｉｓｉｌ（登録商標）（Ｗ．ＧｒａｃｅａｎｄＣｏｍｐａｎｙ）に、冷加圧した５０重量％のレモンオイルをロードした。
レモンオイルの３段階逐次抽出を、液体二酸化炭素、超臨界二酸化炭素、および１０体積％のエタノールを混合した超臨界二酸化炭素を用いてそれぞれ行った。液体二酸化炭素を用いて分画した画分および超臨界二酸化炭素を用いて分画した画分は、いずれもテルペン炭化水素からなる。超臨界二酸化炭素を用いて分画した画分には、セスキテルペン炭化水素も残留した。１０体積％のエタノールを混合した超臨界二酸化炭素を用いて分画した画分には明確に相違があった：すなわち、主にシトラールを含有し、モノテルペン炭化水素またはセスキテルペン炭化水素を含有しないことにより、テルペン炭化水素を含有しないオイルを生成できる。

図１に、種々の二酸化炭素の分離による収率を示す。液体二酸化炭素を用いて分画した画分が主画分であり、出発物質の９２．５０％を占める。１０体積％のエタノールを混合した超臨界二酸化炭素を用いて得られたテルペンレスオイルは、出発物質の約４．９％である。
図２は、二酸化炭素を用いた分画工程および従来技術による工業用の向流工程からそれぞれ得られるテルペンレスレモンオイルのクロマトグラムである。２つの工程では、分析的にも官能特性的にもほぼ同一であるテルペンレスオイルを生成した。テルペン炭化水素を除去して溶解性および安定性を向上させた。向流工程での溶媒は、ヘキサン、エタノールおよび水を含む。エタノールがレモンオイルと接触すると、ジエチルアセタール（ＤＥＡ）が不所望に形成されることがある。エタノールへの高温での長時間の暴露を排除すれば、この副反応は回避できる。ＤＥＡの形成を２つの試験で検討した。

図３に第１の試験を示す。温度３５℃および圧力８０バールと温度４５℃および圧力３００バールという２つの異なる条件で、超臨界二酸化炭素を用いた逐次的抽出を行った。また、温度４５℃および圧力３００バールで、１０体積％のエタノールを混合した超臨界二酸化炭素を用いた抽出を行った。エタノールを混合した超臨界二酸化炭素を用いて分画した画分は、テルペンレスオイルからなる。

図４は、６時間のうちに採取されたテルペンレスオイルを示し、シトラールＤＥＡは観察されなかった。図５では、テルペンレスオイルは、２４時間エタノールと接触したままであった。当該クロマトグラムには、シトラールＤＥＡの存在を示す追加的なピークが現れている：図６で説明されるように、シトラールＤＥＡは、エタノールとの副反応として形成される。このような不所望な反応は、本発明の連続的かつ逐次的処理によって回避できる。

シリカ担体であるダヴィシルに、１０重量％のクローブオイルをロードした。
クローブオイルの２段階逐次抽出を、液体二酸化炭素および超臨界二酸化炭素を用いてそれぞれ行った。図７に示すように、出発物質としてのクローブオイルは、主にオイゲノール、カリオフィレンおよびカリオフィレン酸化物からなる。図８のクロマトグラムによれば、オイゲノールおよびカリオフィレンは明確に分離している。

液体二酸化炭素を用いてカリオフィレンを分離した。超臨界二酸化炭素を用いて、オイルの単一成分としてオイゲノールを抽出した。さらに、この分離を拡張して、エタノールを混合した超臨界二酸化炭素を用いてカリオフィレン酸化物を除去することもできる。逐次抽出の最初の２時間で、ほぼ全てのカリオフィレンを除去した。
図９に、液体二酸化炭素、超臨界二酸化炭素およびエタノールを混合した超臨界二酸化炭素を用いてそれぞれ得られた収率を示す。

出発物質としてのオイル、液体二酸化炭素および超臨界二酸化炭素それぞれの画分は全て、フレーバーおよびアロマにおいて明確な相違があったが、超臨界二酸化炭素の画分は、液体二酸化炭素の画分よりも出発物質の画分に類似していた。液体二酸化炭素の画分は、えぐ味（ｈａｒｓｈ）、ウッディ、スパイシー、クローブ様といった特徴を表した。一方、超臨界二酸化炭素の画分は、ウッディ、フローラル、スパイシー、フレッシュ、および典型的なクローブといった特徴を表した。

シリカ担体であるダヴィシルに、１０重量％のペパーミントオイルをロードした。出発物質としてのペパーミントオイルの化学組成は、図１０に示すように、主にメントン、メントールおよび酢酸メチルからなる。
メントフランは、ペパーミントオイル中に見出される共通分子であり、生物学的活性因子（ＢＡＰ）に指定されており、香料および香料特性を有する特定の食品成分に関する規則（ＥＣ）第１３３４／２００８号に基づいて食品用途が規制されている。

ペパーミントオイルの３段階逐次抽出を、液体二酸化炭素、超臨界二酸化炭素および１０体積％のエタノールを混合した超臨界二酸化炭素を用いてそれぞれ行った。抽出によって、この規制物質を選択的に除去した。
図１１に示すように、第１の抽出では液体二酸化炭素を使用してメントフランを選択的かつ完全に抽出し、これにより以降の画分にメントールが含有されないようにした。１０体積％のエタノールを混合した超臨界二酸化炭素を用いて抽出することにより、メントール性の高い画分を明確に分離できた。

図１２に、液体二酸化炭素、超臨界二酸化炭素および１０体積％のエタノールを混合した超臨界二酸化炭素を用いて行った抽出による収率分布を示す。

シリカ担体であるダヴィシルに、１０重量％のゼラニウムオイルをロードした。出発物質としてのゼラニウムオイルの化学組成は、図１３に示すように、テルペンアルコール、炭化水素、ケトンおよびエステルの混合物からなる。リナロール、シトロネロールおよびゲラニオールは、ゼラニウムオイルの鍵分子であり、ＥＵの化粧品指令、第７改訂（２００３／１５／ＥＣ）の付録ＩＩＩ、第１部に基づき規制されたアレルゲンとして列挙されている。

ゼラニウムオイルの３段階逐次抽出を、液体二酸化炭素、超臨界二酸化炭素および１０体積％のエタノールを混合した超臨界二酸化炭素を用いてそれぞれ行った。これら３つの不要な分子を選択的に抽出した。液体二酸化炭素の画分には３つのアレルゲン全てが全く含まれていなかった。図１４に示すように、エタノールを混合した超臨界二酸化炭素を用いて、これら３つのアレルゲンを選択的に抽出した。

図１５に、液体二酸化炭素、超臨界二酸化炭素および１０体積％のエタノールを混合した超臨界二酸化炭素を用いてそれぞれ行った抽出による収率分布を示す。

冷加圧したレモンオイルは、ＳｅｎｓｉｅｎｔＦｌａｖｏｒｓＬｔｄから入手した。液体二酸化炭素は、ＢＯＣ（現Ｌｉｎｄｅ）から入手した。エタノールは、ＨａｙｍａｎＬｔｄ．から入手した発酵度が９６％のものを使用した。１０００ｍｌ抽出器を用いてＴｈａｒＰｒｏｃｅｓｓＩｎｃ．の抽出装置で抽出試験を行った。
担体には、ＡＬＴＡＮＡＡＧ製のアルミナ担体であるＡＣＴＡＬ−ＵＧ１を用いて、以下の通り調製した：９００ｇの無機担体をステンレスボウルに量り入れ、目に見える塊のない自由流動性粉末が得られるまで、１００ｇのレモンオイルをオービタルミキサーで添加した。

次に、以下の通り抽出を行った。冷却機の温度を、ＣＯ₂ポンプが０°Ｃ、冷却トラップが５°Ｃとなるように設定した。担持状態にある９９０ｇのオイルを１０００ｍｌ抽出器にロードした。ロングスパチュラを用いて粉末を流動化して抽出器の内容物を密集させ、内部リムおよびねじ山に付着した全ての粉末を除去して、抽出器を閉じた。ＣＯ₂入口ライン上にある手動背圧レギュレータ（ＭＢＰＲ）を用いて、シリンダ入口の圧力を５０バールに設定した。インラインヒータおよび抽出器を停止し、分離器を４０℃まで加熱した。

第１の抽出では、液体二酸化炭素を、温度５℃および圧力７０バールで、毎分１５ｇの流量で導入した。当該圧力に到達すると、分離器の背圧を１５バールに調整し、画分の重さが１ｇを下回るまで１５分ごとにサンプルを採取した。最後のサンプルを採取すると、冷却トラップの内容物を排水した。完了後はＣＯ₂ポンプを停止し、分離器の背圧を解除した。分離器および冷却トラップをエタノールで洗浄し、洗浄液を廃棄した。完全に乾燥させると、蓋を再装着して締めた。

第２の抽出では、超臨界二酸化炭素を用いた。自動背圧レギュレータ（ＡＢＰＲ）を３５０バールに設定し、抽出器の温度を４５℃まで上昇させた。当該温度に到達すると、二酸化炭素を毎分１５ｇの流量で導入した。当該圧力に到達すると、分離器の背圧を１５バールに調整し、６０分後に画分を採取した。完了後はＣＯ₂ポンプを停止し、背圧を解除し、分離器をエタノールで洗浄した。洗浄液を廃棄し、トラップ内の揮発性物質を別の容器に回収した。トラップを開いてエタノールで洗浄し、洗浄液を廃棄した。そしてトラップおよび分離器を再度組み立てた。

第３の抽出では、超臨界二酸化炭素を用い、共溶媒としてエタノールを用いた。共溶媒ポンプにエタノールを差し、バルブを徐々に開放して、圧力３５０バールおよび温度４５℃という第２の抽出と同じ条件で、圧力を超臨界二酸化炭素流と平衡させ、二酸化炭素を毎分１３．５ｇの流量で導入した。当該圧力に到達すると、分離器の背圧を１５バールに調整し、１０体積％相当のエタノールが毎分１．５ｇの流量になるように、共溶媒ポンプを開放した。３時間の間毎時間サンプルを採取し、３０分ごとに分離器およびトラップの内容物を同一のフラスコに排出した。３時間後に共溶媒ポンプを停止した後もＣＯ₂ポンプをさらに３０分稼働させて、これを最終画分に追加した。

操作が終了すると、プラントを以下の通り十分に清掃した：プラントを減圧し、全ての加熱器を停止した。抽出器の内容物をプラスチックビーカーに投入し、抽出器を電気掃除機で清掃した。トラップおよび分離器をエタノールで洗浄し、乾燥させた。そしてプラントを再度組み立てた。
化合物の同定は、算出したコバッツ保持指数、マススペクトルライブラリ（ＮＩＳＴおよびＡｄａｍｓ）との比較および標準成分との比較に基づき行った。

図１６に、種々の二酸化炭素を用いて分画した画分の収率を示す。液体二酸化炭素を用いて分画した画分が主画分であり、出発物質に用いるオイルの６９．７７％を占める。本実施例では、超臨界二酸化炭素を用いて分画した画分は、非常に小さな画分であり、液体二酸化炭素と組成がほぼ同一であり、この担体に対する大変強い結合を示す。
図１７は、液体二酸化炭素を用いて分画した画分、超臨界二酸化炭素を用いて分画した画分および１０体積％のエタノールを混合した超臨界二酸化炭素を用いて分画した画分のクロマトグラムである。後者の場合、アルデヒドおよびアルコールの両方を同一の画分で回収し、ＤＥＡの形成は観察されない。実施例１および５はいずれもレモンオイルについて行ったが、担体にはそれぞれシリカおよびアルミナを用いた。これら実施例を比較すれば、担体の重要性が理解できる。画分の収率の差は結合強度の差を表している。

Claims

持続可能なエッセンシャルオイル逐次分画方法であって、当該方法は、選択した担体との組み合わせで極性が増加する二酸化炭素溶媒に基づき行われ、
不活性かつ吸着性を有する担体を用意する第１ステップと、
前記担体に、エッセンシャルオイルを１〜７０質量％のロード率でロードする第２ステップと、
前記エッセンシャルオイルの第１画分の分離を、完全な分離が達成されるまで、または、１時間あたりの収量が出発物質の初期質量の０．１％を下回り、当該画分が回収されるまで、液体または弱超臨界二酸化炭素を用いて、−１０〜５０°Ｃの第１温度、２０〜８５バールの第１圧力および毎分１〜２５％をロードする第１流量で行う第３ステップと、
前記エッセンシャルオイルの第２画分の分離を、完全な分離が達成されるまで、または、１時間あたりの収量が出発物質の初期質量の０．１％を下回り当該画分が回収されるまで、超臨界二酸化炭素を用いて、少なくとも３１℃の第２温度、少なくとも７２．８バールの第２圧力および毎分１〜２５％をロードする第２流量で行う第４ステップと、
前記超臨界二酸化炭素を用いた分離処理を、全ての所望の画分が分離されるまで、前記第２温度および／または前記第２圧力とは異なる、上昇する温度および／または圧力で継続する第５ステップと、
前記エッセンシャルオイルの新たな画分の分離を、完全な分離が達成されるまで、または、１時間あたりの収量が出発物質の初期質量の０．１％を下回り当該画分が回収されるまで、超臨界二酸化炭素を用いて、少なくとも３１℃の温度、少なくとも７２．８バールの圧力および毎分１〜２５％をロードする流量で、かつ二酸化炭素の流量に対して０．０５〜９９．９５体積％の流量で一定のまたは漸増する共溶媒を用いて行う第６ステップと、
前記超臨界二酸化炭素を用いた分離処理を、全ての所望の画分が分離されるまで、先行する分離処理における温度および／または圧力および／または割合の共溶媒とは異なる、上昇する温度および／または圧力および／または割合の共溶媒を用いて継続する第７ステップと、
前記第６ステップまたは第７ステップを経た前記担体を、水、エタノール、乳酸エチル、アセトンおよびこれらの任意の組み合わせから選択される溶媒に浸漬する第８ステップと、
前記担体の浸漬に供した溶媒を、デカントまたはろ過し、続いて揮発または蒸留する第９ステップと、
分離されずに残った残留物を回収する第１０ステップとのうち、
少なくとも前記第１−４、６、８および９ステップを順次実行し、
前記担体は、前記変更するエッセンシャルオイルの特性により、容積、界面化学および粒径の観点から選択される
ことを特徴とする持続可能なエッセンシャルオイル逐次分画方法。
前記第３ステップが、超臨界二酸化炭素を用いることなく、液体二酸化炭素のみを用いて実行される
ことを特徴とする請求項１に記載の持続可能なエッセンシャルオイル逐次分画方法。
前記持続可能なエッセンシャルオイル逐次分画方法は、
不活性かつ吸着性を有する担体を用意する第１１ステップと、
前記担体に、エッセンシャルオイルを１〜７０質量％のロード率でロードする第１２ステップと、
前記エッセンシャルオイルの第３画分の分離を、完全な分離が達成されるまで、または、１時間あたりの収量が出発物質の初期質量の０．１％を下回り当該画分が回収されるまで、液体二酸化炭素を用いて、−１０〜５０°Ｃの第３温度、２０〜８５バールの第３圧力および毎分１〜２５％をロードする第３流量で行う第１３ステップと、
前記液体二酸化炭素を用いた分離処理を、全ての所望の画分が分離されるまで、前記第３温度および／または第３圧力とは異なる、上昇する温度および／または圧力で継続する第１４ステップと、
前記エッセンシャルオイルの新たな画分の分離を、完全な分離が達成されるまで、または、１時間あたりの収量が出発物質の初期質量の０．１％を下回り当該画分が回収されるまで、液体二酸化炭素を用いて、−１０〜５０°Ｃの第３温度、２０〜８５バールの第３圧力および毎分１〜２５％をロードする流量で、かつ二酸化炭素の流量に対して０．０５〜９９．９５体積％の流量で一定のまたは漸増する共溶媒を用いて行う第１５ステップと、
前記液体二酸化炭素を用いた分離処理を、全ての所望の画分が分離されるまで、先行する分離処理における温度および／または圧力および／または割合の共溶媒とは異なる、上昇する温度および／または圧力および／または割合の共溶媒を用いて継続する第１６ステップと、
前記第１５または第１６ステップを経た前記担体を、前記第８ステップの溶媒に浸漬する第１７ステップと、
前記担体の浸漬に供した溶媒を、デカントまたはろ過し、続いて揮発または蒸留する第１８ステップと、
分離されずに残った残留物を回収する第１９ステップとのうち、
少なくとも前記第１１、１２、１３、１５、１７、１８および１９ステップを順次実行し、
前記担体は、前記変更するエッセンシャルオイルの特性により、容積、界面化学および粒径の観点から選択される
ことを特徴とする請求項１に記載の持続可能なエッセンシャルオイル逐次分画方法。
前記エッセンシャルオイルは、
モミ科、ショウブ科、バンレイシ科、セリ科、サトイモ科、キク科、カバノキ科、カンラン科、ハンニチバナ科、ヒノキ科、ツツジ科、マメ科、フウロソウ科、シソ科、クスノキ科、ユリ科、アオイ科、フトモモ科、ニクズク科、モクセイ科、ラン科、マツ科、コショウ科、イネ科、バラ科、アカネ科、ミカン科、ビャクダン科、エゴノキ科、オミナエシ科、クマツヅラ科およびショウガ科に属する植物から得られたエッセンシャルオイルから選択される
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の持続可能なエッセンシャルオイル逐次分画方法。
前記担体は、シリカ、アルミナ、モンモリロン石、珪酸マグネシウム、珪酸アルミニウム、ゼオライト、ポリスチレンビーズ、キトサン、多糖類、およびこれらの誘導体および／または組み合わせから選択される
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の持続可能なエッセンシャルオイル逐次分画方法。
前記担体は、０．２〜１ｃｍ3／ｇの細孔容積、５０〜１０００ｍ2／ｇの比表面積、５〜１０ｍｍの平均粒径、３〜１１のｐＨおよび１００〜１５００ｇ／ｌの密度を有する
ことを特徴とする請求項５に記載の持続可能なエッセンシャルオイル逐次分画方法。
エッセンシャルオイルの前記担体へのロード率は、１〜３０質量％である
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の持続可能なエッセンシャルオイル逐次分画方法。
エッセンシャルオイルの前記担体へのロード率は、５〜２０質量％である
ことを特徴とする請求項７に記載の持続可能なエッセンシャルオイル逐次分画方法。
請求項１の第６ステップまたは請求項３の第５ステップに記載の共溶媒は、エタノールであり、１〜２５体積％の量で用いる
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の持続可能なエッセンシャルオイル逐次分画方法。
前記エタノールは、５〜１５体積％の量で用いる
ことを特徴とする請求項９に記載の持続可能なエッセンシャルオイル逐次分画方法。